Radiação

Espectro eletromagnético

Efeito da radiação nos microrganismos

Extremófilos. Aplicações

Fonte principal de energia para maioria dos seres vivos

Radiação com curto comprimento de onda (λ) é mais ativa

Quimicamente

Biologicamente

Espectro eletromagnético

Radiação

Ionizante (raios X e γ )

1. Elevada energia produz a ionização das moléculas ou radicais livres. 2. Geralmente mutagênica ou letal (a maioria das bactérias é mais resistente do que a maioria das plantas e animais) 3. Endósporos são tipicamente resistentes a radiação ionizante.

Não ionizante (raios UV) 1. Comprimento de onda da UV coincide com a absorção máxima do DNA.

2. Pode ser atenuada pela luz visível particularmente na faixa do azul.

Radiação visível1. Influenciada pela turbidez do meio. 2. Intensidade influencia a fotossíntese (alguns microrganismos operam em baixas e outros em elevadas intensidades)

3. A qualidade (cor) da luz é importante e depende do habitat e dos pigmentos fotossintéticos

Fotossíntese

Processo biossintético em que a energia luminosa é capturada e usada na produção de carboidratos

Pigmentos absorvem a energia da luz e a conservam em ATP.

Reações LUMINOSAS

energia da luz é convertida em energia química

Reações ESCUROenergia química é usada para reduzir CO2 em

constituintes celulares

Pigmentos

Certas substâncias químicas (pigmentos) absorvem a luz em comprimentos de onda específicos determinados pela estrutura da molécula

Quando 1 fóton de luz é absorvido a molécula fica energizada

Clorofila

Funções dos pigmentos

• Absorção primária para fotossíntese

• Agentes de foto-proteçãocarotenóides absorvem luz com efeito deletério

• Resposta fototática

• Coloração é importante no reconhecimento

• Morfogênese e resposta sexual

Tipos de pigmentos

Pigmentos microbianos

Clorofilas

Ficobilinas

Carotenóides

Fotossíntese

Absorção de luz e foto-proteçãoda clorofila

Ficobilinas - cianobactérias e algas - faixa do vermelho ou azul

Bacterioclorofilas absorvem

principalmente no infra-vermelho

Bactérias anoxigênicas

Clorofila e ficobilinas absorvem entre o azul

e o vermelho

400-700 nm

Bactérias oxigênicas

FOTOSSÍNTESE CIANOBACTÉRIAS e ALGAS aeróbia

Habitat - superfície das águas

FOTOSSÍNTESE BACTERIANA anaeróbia

Habitat - águas profundas, superfície do lodo

Absorvem no vermelho e infravermelho

Absorvem no azul e vermelho

Complementaridade entre bactérias e algas

1. Dispõem de clorofila a e b (cor verde)

2. Espectro de absorção é diferente e se complementam aumentando a faixa no espetro

3. Existe uma falha no meio do espetro. Organismos usam outros pigmentos (denominados acessórios) que absorvem comprimentos de onda não absorvidos pela clorofila. São os carotenóides e ficobilinas

Clorofilas a e bcianobactérias e algas - fotossíntese oxigênica

Cianobactérias Cianobactérias são o maior e mais diverso grupo de bactérias fotossintéticas

A 1ª edição do Bergey's Manual descreve 34 gêneros São procariotos mas seu sistema fotossintético se assemelha ao dos

eucariontes. Tem clorofila a e fotossistemas I e II Usam H2O como doador de elétrons

Crescem a superfície dos mananciais de água Com parede celular de Gram-

CIANOBACTÉRIASFotofosforilação acíclica

Anaeróbias obrigatórias Usam doadores de elétrons reduzidos (H2S) Usam comprimentos de onda de luz que

permite crescer em maiores profundidades.

Bacterioclorofilabactérias púrpuras e verdes sulfurosas - fotossíntese anoxigênica

Fotofosforilação cíclica

As bactérias verdes não sulfurosas Tem membros fotossintetizantes e não fotossintetizantes.

Chloroflexus é o gênero mais representativo: Geralmente presente em meios alcalinos e águas

termais

Em geral Chloroflexus é photoeterotrófica, mas algumas espécies crescem autotroficamente com hidrogênio ou sulfeto como doador de elétrons.

Chloroflexus aurantiacus é uma espécie aeróbia facultativa. Pode fazer a fotossíntese anoxigênica e fixar CO2 diferentemente de outros fototróficos: pela via do hidroxipropionato.

Formam camadas verde oliva.

Precisam de pouca luz

Chloroflexus + cianobactéria

Aspectos deletérios

Radiação ionizante ( raios X e γ < 200 nm)

Radiação não ionizante (raios UV 200 - 400 nm)

Radiação

1. Ionizante – poder penetrante profundo e danifica o DNA (quebra)

Raios gama, X, elétrons

Usados para esterilizar equipamentos médicos e produtos

alimenticios

2. Não ionizante – pouco poder penetrante, usado para esterilizar o

ar, água e superficies sólidas

UV produz dímeros de timina e pirimidina o que interfere na

replicação.

Radiação ionizante

Raios X e γ

Causam a formação de íons que reagem com nucleotídeos e no esqueleto da desoxiribose - ruptura da estrutura química.

Mutações .................. MORTE

Células dispõem de mecanismos de reparo: excisão dos nucleotídeos .

DNA danificado pode ser reparado por dois tipos de mecanismos:

1.FOTOREATIVAÇÃO: dímeros separam na presença da luz

2.REATIVAÇÃO no escuro:

dímeros são excluídos e substituídos na ausência da luz

Radiação Ultravioleta

Radiação Visível

- Luz visível

Em elevadas intensidades gera oxigênio na forma (1O2 )

PODEROSO AGENTE OXIDANTE

- Pigmentos carotenóides

Protegem muitos microrganismos da fotooxidação

Radiação e alimentos (preservação)

Radiação gama usada para esterilizar alimentos, mata insetos, parasitas e impede a frutificação das plantas.

TétradesD. radioduransCarotenóides (fotoproteção)

“Conan”, a bactériaSimples bactéria poderá se tornar o “Turista acidental do espaço” http://science.nasa.gov/NEWHOME/headlines/ast14dec99_1.htm

Deinococcus radiodurans

• Bactéria descoberta em 1956 em lata de carne irradiada

• Temperatura ótima de crescimento 30 °C

• Quimiorganotrófica com metabolismo respiratório

• Genoma sequênciado

• Na fase estacionária dispõem de 4 cópias de cromossomos/célula e até 10 cópias na fase exponencial de crescimento

• Extremamente resistente a efeitos letais e mutagênicos da radiação ionizante e outros agentes físicos e químicos que danificam o DNA

　 Para além da radiação solar no espaço existe ainda radiação cósmica e galáctica.

Os perigos da UV e radiação ionizante vão desde a inibição da fotossíntese até dano nos ácidos nucléicos:

• Dano direto no DNA ou

• Dano indireto através da produção de O2 reativo, que pode alterar a sequência ou quebrar o DNA

Deinococcus radiodurans, suporta 20 kGy de radiação gama e ainda elevados níveis de UV. Suporta radiações que destroem o genoma em pedaços só que ele pode consertar o genoma total em um único dia. Sua tolerância é devida a:

Uso na clonagem de microrganismos com capacidade para

Remediar locais contaminados com radiação

Dessecação e resistência a radiação